回転粘弾性円板に生ずる異常摩耗発生機構の解析

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650116
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 隆 雅久 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60082799)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三澤 章博 神奈川工業大学, 工学部, 教授 (00148123) ; 岡田 昌志 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60082830) ; 三輪 修三 青山学院大学, 理工学部, 教授 (00082793)
• Keywords: 粘弾性 / 光粘弾性 / 偏摩耗 / 接触振動 / 粘弾性損失ひずみエネルギ / 回転接触 / 直交圧縮負荷 / 実験力学

Research Abstract

本研究は接触負荷を受けつつ回転する粘弾性円板、例えばゴムダイヤなどに生じる周期的な偏摩耗の発生メカニズムを解明することを目的としている。課題遂行にあたっては、非一様温度場が形成されている粘弾性円板内に生じる応力場および温度場の解明、回転粘弾性円板と接触負荷の振動問題の解明、さらに回転粘弾性円板の摩耗機構と温度場の関係の解明という三つのステップの研究計画を予定していた。
平成6年の研究では、回転粘弾性円板内に液状的に生ずる応力分布を解析する準備段階として、コンピュータ支援光粘弾性法により、円板に直交圧縮負荷が作用するモデルを用いて応力・ひずみ解析を行った。これにより本実験手法の粘弾性応力・ひずみ解析における有効性が確認され、この結果は1994年度米国実験力学研究会(SEM)にて発表がなされた。さらに、この研究成果を受けて、粘弾性矩形平板に剛体円筒が回転接触する実験モデルと前述の光粘弾性応力解析法により、材料内部の主応力差、主ひずみ差およびそれらの各主軸方向の軽時変化の評価を行った。この研究結果は、負荷が繰り返し加わる粘弾性円板内の応力解析の重要な足掛かりとなるものである。
一方、回転粘弾性円板に形成される温度場評価のために、二次元線形粘弾性理論に基づき半無限粘弾性平板に移動集中荷重が作用するモデルにおける粘弾性損失ひずみエネルギを数値計算により求め、さらに簡単な熱伝導解析により温度場の評価を行った。本研究成果は、4年に一度開催される欧州実験力学国際会議(EPCEM)において発表がなされている。さらに粘弾性円板の接触振動問題に関して簡単な振動モデルによる理論的シミュレーションを行い、材料の粘弾性力学挙動が円板周上に生じる液状応力分布形成の主要因であることを指摘した。この研究成果は日本機械学会論文集A編集第61巻581号(1995)で発表されている。

Research Products

• [Publications] M.TAKASHI,A.MISAWA,H.HORIE,J.GOTOH: "Static and Dynamic Photoviscoelastic Analyses of a Circular Disk Loded by Non-Proprotional Orthogonal Diametric Compression" Proc.of the SEM Spring Conference on Experimental Mechanics. 121-128 (1994)
• [Publications] J.GOTOH,A.MISAWA,M.TAKASHI: "Evalution of Heat Generation due to Loss Energy in a Two-dimensional Viscoelastic Body" Proc.of the EPCEM 10th.Int.Conf.on Experimental Mechanics. 1. 155-160 (1994)
• [Publications] D.Ayame, J.,GOTOH,A.MISAWA,M.TAKASHI: "Photoviscoelastic Stress-Strain Analysis around a Moving Contact Point on Straight Edge" Proc.of the JSME Fall Annual Meeting. 362-364 (1994)
• [Publications] 後藤仁一郎、河合基宏、三澤章博、隆 雅久、三輪修三: "周上に接触荷重を受ける回転粘弾性円板に生じる異常振動現象解析" 日本機械学会論文集A編. 61巻581号. 114-119 (1995)